ДЗ: Типовой расчет №2 (Термодинамика), 12 вариант, ТФ-11-14 (2014) вариант 12

ЗАДАЧА 1. Горение топлива.
Имеем газовую топливную смесь: 50% CH₄ + 20% C₂H₆ + 20% C₃H₈ + 10% C₄H₈
Суммарный объём V = 1400 л = 1,4 м³

1. Напишите химические уравнения реакций горения газовых составляющих заданной топливной смеси.
2. Рассчитайте, сколько теплоты можно получить при сжигании заданного объема топливной смеси заданного состава (объемные %), условия считать нормальными.
3. Из заданной топливной смеси выберите наиболее энергоэффективное топливо. Рассчитайте удельную теплоту сгорания этого топлива Q_T, кДж/м³. Рассчитайте минимальный объем этого топлива для получения 100 МДж теплоты.

ЗАДАЧА 2. Химическая термодинамика.
Для заданной химической реакции

1. Напишите термохимические уравнения реакций, тепловой эффект которых является теплотой образования всех реагентов заданной химической реакции.
2. Рассчитайте величины энтальпии Δ_rH⁰₂₉₈, энтропии Δ_rS⁰₂₉₈ заданной химической реакции при стандартном состоянии всех реагентов и температуре 298 К. Сделайте вывод о тепловом эффекте реакции.
3. Рассчитайте величину энергии Гиббса Δ_rG⁰₂₉₈ заданной химической реакции при стандартном состоянии всех реагентов и температуре 298 К. Определите, в каком направлении будет самопроизвольно протекать данная реакция при стандартном состоянии всех реагентов и температуре 298 К.
4. Определите область температур, при которых возможно самопроизвольное протекание прямой реакции при стандартном состоянии всех реагентов без учета зависимости Δ_rH⁰ и Δ_rS⁰ от температуры. Постройте график зависимости энергии Гиббса реакции от температуры Δ_rG⁰ = f(Т).
5. Рассчитайте величину энергии Гиббса Δ_rG⁰₂₉₈ химической реакции при заданных значениях парциальных давлений газов и температуре 298 К. Определите, изменится ли направление протекания процесса при 298 К при изменении парциальных давлений газов по сравнению со стандартным состоянием.
6. Определите, как нужно изменить парциальное давление любого из исходных газов для изменения направления протекания процесса, по сравнению со стандартным состоянием при 298 К и стандартном парциальном давлении всех других компонентов химической реакции.

ЗАДАЧА 3. Химическое равновесие.
Для заданной химической реакции

1. Рассчитайте энергию Гиббса Δ_rG⁰_T и константу равновесия К_р данной реакции при стандартном состоянии и температурах 298 К, 500 К, 800 К, 1000 К с учетом зависимости Δ_rH⁰_Т и Δ_rS⁰_Т от температуры при постоянной величине удельной теплоемкости веществ с_р=const . Постройте график зависимости К_р = f (Т).
2. Выберите любую температуру из области самопроизвольного протекания реакции в прямом направлении. При этой температуре рассчитайте равновесные концентрации газообразных реагентов, если их исходные концентрации были равны, соответственно 0,5 и 0,1 для C₄H₄ и H₂.
3. Предложите способы увеличения выхода продуктов данной химической реакции.

ЗАДАЧА 4. Химическая кинетика.
Для заданной хим. реакции

1. Рассчитайте энергию активации по значениям констант скорости реакции k₁ и k₂ при температурах Т₁ и Т₂, соответственно. Дайте определение и предложите способы изменения энергии активации.
2. Определите количество вещества (моль/л), израсходованного за указанное время t при температуре Т₂, если начальная концентрация реагентов одинакова и равна С₀.
3. Рассчитайте период полупревращения для вашей реакции при температуре Т₂. Определите, от каких факторов зависит период полупревращения для вашей реакции.